利用三色组合脉冲激光获得孤立阿秒脉冲发射

孤立阿秒脉冲因可以跟踪和控制原子及分子内电子的运动过程而备受关注.本文从理论上开展了氦原子在3束飞秒脉冲激光组合场辐照下产生的高次谐波和阿秒脉冲辐射的研究.组合激光场由16 fs/1600 nm,15 fs/1100 nm和5.3 fs/800 nm的钛宝石脉冲构成.与前两束脉冲合成的双色场产生谐波谱相比,附加钛宝石脉冲的三色场产生的高次谐波发射谱呈现出高转换效率及宽带超连续特性,超连续谱范围覆盖从230—690次谐波,傅里叶变换后实现了128 as高强度孤立短脉冲的产生.该结果归因于合成的三色场呈现出高功率及少周期的中红外飞秒脉冲激光特性,可以有效控制原子电离以及复合发生在中红外飞秒脉冲的一个有效光学周期内.     

双色激光脉冲辐照叠加态生成强的38 as孤立脉冲

采用多周期800 nm激光组合1 600 nm红外激光脉冲辐照氦离子He⁺叠加态生成强、短孤立阿秒脉冲. 结果表明,相对于800 nm单色激光辐照基态情形,截止频率由70次谐波大幅度展宽到280次谐波,且获得频宽为108 eV并由单一短量子路径贡献的连续辐射谱,叠加该连续谱210次到280次谐波获得了脉宽为38 as的强、短孤立脉冲,其强度比单色场情形提高了11个数量级. 研究进一步表明,两束激光脉冲的时间延迟从0.05π到－0.05π之间获得的孤立阿秒脉冲是最优化的,且脉冲持续时间 关键词： 组合激光脉冲 相干叠加态 阿秒脉冲     

采用双脉冲驱动产生高次谐波阿秒脉冲

提出了采用双脉冲机理来产生阿秒脉冲的方法.研究发现采用双脉冲不仅可以产生单个的阿秒脉冲，从而突破目前产生阿秒脉冲的驱动源（几个飞秒的超短激光脉冲）的能量限制，而且在相同的峰值强度下，双脉冲能够产生强度更高的阿秒脉冲. 关键词： 阿秒脉冲 双脉冲机理 高次谐波     

超快激光的新前沿—阿秒科学

超短脉冲激光正在进行着从飞秒（1fs=10^-15s)向阿秒（1attosecond=10^-18s)的跨越,这一跨越对于激光原理和激光应用来说都有很重要的意义,文章通过阿秒脉冲与飞秒脉冲比较来介绍超快激光的新前沿－阿秒科学,包括阿秒科学的诞生,现状以及由于阿秒脉冲的产生而出现的阿秒科学的概况 。     

双色激光脉冲辐照下38 as孤立短脉冲的产生

通过数值求解一维含时薛定谔方程, 本文研究了具有特定波长的双色激光脉冲与氦原子相互作用产生的高次谐波和阿秒脉冲, 这里双色激光脉冲由5 fs较低强度基频钛宝石主脉冲与另一束较高强度的1330 nm 红外附加脉冲构成. 研究发现, 若两束脉冲之间的相对相位选择合适, 可以获得宽带连续辐射的高次谐波谱, 叠加该连续辐射谱可获得脉宽为38 as的孤立短脉冲. 进一步研究发现, 不同于以往孤立阿秒脉冲研究中选出长、短量子路径之一作为辐射源, 这里单阿秒脉冲来源于长、短两个量子路径的贡献, 只是这两个量子路径在很宽的谐波次数变化范围内辐射时刻比较集中. 关键词： 双色激光脉冲 阿秒脉冲 量子路径     

强激光等离子体相互作用驱动高次谐波与阿秒辐射研究进展

对超快过程的探测和控制决定了人类在微观层面认识和改造物质世界的能力.阿秒光源可完成对组成物质的电子运动及其关联效应进行超高时空分辨的探测和操控,为人类认识微观世界提供了全新手段,被认为是激光科学史上最重要的里程碑之一.世界主要科技强国都将阿秒科学列为未来10年重要的科技发展方向.利用强激光与物质相互作用产生高次谐波是突破飞秒极限实现高亮度阿秒脉冲辐射的重要方案之一,成为了近年来激光等离子体领域的研究热点.本文聚焦强激光与等离子体相互作用中的高次谐波和阿秒脉冲辐射,主要介绍其产生机制、研究进展和前沿应用,并对未来的发展趋势和创新突破进行展望.     

利用相位啁啾单色中红外激光场产生高次谐波

本文通过求解薛定谔方程,理论探索了高次谐波及孤立阿秒脉冲在相位调制的单色中红外激光场中的产生.研究结果表明,通过加入含时相位啁啾小量,能够有效的提高高次谐波的产生效率,获得超宽平台谐波谱及超短孤立阿秒脉冲.特别是在相位为0.3π的基础上,同时加入啁啾小量βt,在β=0.3时,可得到带宽为822 e V的超连续高次谐波平台.最后通过叠加第二平台高次谐波,可得到带宽仅为2.7 as的孤立阿秒脉冲.且脉冲强度比没有加入啁啾小量的情况下显著增强.     

双色中红外激光场延迟及相位调控产生水窗区间光子

理论研究了双色中红外激光场时间延迟及相位对高次谐波光谱的影响.结果表明：当激光延迟为-1.0 fs,激光相位为0.2π和0时,谐波截止能量可以得到有效延伸,并且获得一个超宽水窗区间谐波连续平台区.此外,谐波光谱的延伸与控制场波长关系不大,即,在上述激光延迟和相位下,控制场波长在2300 nm到2700 nm区间时都可获得水窗区谐波光谱.最后,叠加光谱连续区的谐波可获得35 as的水窗区孤立阿秒脉冲.     

采用较长脉宽双色场获得孤立阿秒脉冲（第15届全国原子与分子物理会议）

通过数值求解一维含时薛定谔方程,本文研究了具有较长脉宽双色激光脉冲与氢原子模型相互作用产生的谐波辐射谱。研究发现,当采用12个光学周期的特定组合脉冲时,孤立阿秒脉冲可以实现。这里特定组合脉冲由两束类似频率脉冲( )构成,附加脉冲的作用恰是调整基频光电场的形状。不同于入射基频光,整形后的基频光在时间始末端电场振幅被抑制,只有中间部分电场对谐波谱有贡献,它的作用等同于单一6飞秒超短脉冲的效果。从而扩展获得孤立阿秒脉冲所需脉宽从6飞秒到12飞秒。     

拉伸分子高次谐波产生的阿秒控制

通过数值求解一维含时薛定谔方程,本文研究了高频阿秒脉冲对拉伸双原子分子模型与低频飞秒激光脉冲相互作用产生高次谐波谱的影响.研究表明,若阿秒脉冲在低频脉冲的第二个光学周期截止处注入时,只第二个平台截止位置IP 5.6UP(IP为电离势,UP为有质动力能)附近谐波的效率得到显著提高;若阿秒脉冲的包络峰值处于低频脉冲第三个光学周期T/4(为飞秒激光脉冲的光学周期)附近时,则谐波谱出现了明显的整体抬高现象.对此,本文根据拉伸分子谐波谱的四种产生机制及阿秒脉冲在飞秒激光不同相位注入时的电子电离曲线,对这些谐波谱的结构给出了合理解释.     

相对论圆偏振激光与固体靶作用产生高次谐波

超短超强激光与固体靶表面等离子体相互作用可以通过高次谐波的方式产生从极紫外到软X射线波段的相干辐射,获得飞秒甚至阿秒量级的超短脉冲,可用于观测原子或分子中的电子运动等超快动力学过程.本文实验研究了相对论圆偏振飞秒激光与固体靶相互作用的高次谐波产生过程,实验结果表明,在较大入射角下,圆偏振激光也可以有效地产生高次谐波辐射.通过预脉冲控制靶表面的预等离子体密度标长,发现高次谐波的产生效率随密度标长的增加而单调下降.进一步通过二维粒子模拟程序,分析了激光的偏振以及预等离子体密度标长对高次谐波产生的影响,很好地解释了实验观测结果.     

基于掺镱激光器的近单周期脉冲后压缩理论研究

单周期的激光脉冲是通过高次谐波方法产生孤立阿秒脉冲的理想驱动源。基于空芯光纤的脉冲后压缩法是获得高时空质量单周期飞秒脉冲的重要途径。本文开展基于充气空芯光纤的脉冲后压缩理论研究，模拟并优化了空芯光纤中纤芯半径，传输长度，气体压强等参数，在充有氩气或氪气的空芯光纤中将光谱展宽达到一个倍频程，并通过色散补偿将掺镱激光器倍频的515 nm脉冲的脉宽压缩至近单周期，其压缩比达到100。该研究结果为基于高功率长脉冲的掺镱激光脉冲的高压缩比实验提供理论指导，为高亮度阿秒激光产生提供高性能驱动光源。     

附加谐波脉冲生成强的39阿秒孤立脉冲

采用多周期800 nm激光组合它的27次谐波脉冲生成超短、宽频的孤立阿秒脉冲.研究表明,脉宽为1 fs的27次谐波脉冲可以有效地控制电子动力学过程.将其加入到单色激光场的特定时域,可以控制电离概率在半个光学周期内迅速提升,使得谐波的转化效率相对于单色场情形增强4个数量级,并实现单一的短量子路径选择,出现频宽为108 eV的超连续辐射谱,叠加该连续谱140次到210次谐波获得了脉宽为39as的强、短孤立脉冲.与文献[7]中采用5 fs/800 nm激光附加紫外阿秒脉冲的方法相比,该方案生成的连续谱频带增宽一 关键词： 组合激光脉冲 连续辐射谱 阿秒脉冲     

激光脉冲绝对相位对产生阿秒脉冲的影响

在用超短激光脉冲产生和测量阿秒脉冲的过程中，绝对相位成为一个非常重要的影响因素。讨论了绝对相位对阿秒脉冲的产生和激光振荡的关系的影响，发现高次谐波的产生过程非常稳定，阿秒脉冲和驱动它的激光振荡之间的稳定的相位关系并不会受绝对相位的随机性的破坏，从而为采用交叉相关技术直接测量由强场原子高次谐波过程产生的阿秒脉冲宽度提供了理论依据，正确解释了文献[13]上报道的实验结果。     

利用太赫兹场调制获得载波相位稳定的宽带阿秒脉冲

本刊讯当高强度激光场作用于原子或者分子体系的时候，体系会辐射出频率为激光场频率数倍的高次谐波。高次谐波具有非常丰富的物理特性，其光谱覆盖了从红外到极紫外甚至软X射线的区域，在产生阿秒脉冲方面的应用而得到广泛的关注。由于对称性的关系，阿秒脉冲每半个光周期辐射一次，并且相邻阿秒脉冲载波包络相位有丌的跳变。除此之外，由于高次谐波长短轨道干涉的关系，     

采用较长脉宽双色场获得孤立阿秒脉冲

通过数值求解一维含时薛定谔方程,本文研究了具有较长脉宽双色激光脉冲与氢原子模型相互作用产生的谐波辐射谱.研究发现,当采用12个光学周期的特定组合脉冲时,孤立阿秒脉冲可以实现.这里特定组合脉冲由两束类似频率脉冲(ω,ω+δω)构成,附加脉冲的作用恰是调整基频光电场的形状.不同于入射基频光,整形后的基频光在时间始末端电场振幅被抑制,只有中间部分电场对谐波谱有贡献,它的作用等同于单一6飞秒超短脉冲的效果.从而扩展获得孤立阿秒脉冲所需脉宽从6飞秒到12飞秒.     

差频产生中红外飞秒激光脉冲的研究进展

中红外飞秒激光脉冲在科研、民用及军事等方面都有重要的应用,文章回顾了产生中红外飞秒激光脉冲的几种方法,结合差频法产生中红外飞秒脉冲的优点,详细介绍了差频产生中红外飞秒激光脉冲的研究进展,最后进行了总结和展望.     

原子在两色组合激光场中产生的单个阿秒脉冲

利用分裂算符法求解含时薛定谔方程,对一维氦原子处于红外场（IR）与紫外场（UV）组合的两色激光场中产生的高次谐波进行研究,分析了由高次谐波产生的阿秒脉冲的特征. 发现在组合场中可以通过增加红外场的强度,来缩短阿秒脉冲的宽度,通过调节组合场中两束激光的时间延迟,提高一个电子轨道对谐波的贡献,而抑制另一个电子轨道的贡献,从而得到低于100 as的单个脉冲. 关键词： 强激光场 组合场 高次谐波 阿秒脉冲     

中红外调制偏振态门驱动极宽带超连续谱

本刊讯高次谐波辐射一直是超快超强激光与物质相互作用领域最为活跃的前沿研究热点之一。高次谐波因其覆盖了极紫外甚至软X射线的光谱范围而成为突破飞秒壁垒和实现阿秒脉冲的极其有效的手段,也是目前唯一能够在实验上实现的方式。近年来,人们采用单光周期极限的驱动脉冲已经获得了80as的单个脉冲,然而脉冲效率比较低,同时脉宽也很难进一步压缩,所以如何获得更短脉宽强的单阿秒脉冲仍是当前研究的热点。     

利用两色红外组合场驱动氦原子产生单个阿秒脉冲

利用数值求解原子在强激光场中的含时薛定谔方程,对一维氦原子处于两色红外组合场中产生的高次谐波进行了研究,研究发现,在组合场驱动下,谐波谱的截止位置可以拓展到Ip+5.7Up,从而得到脉宽较短的多个阿秒脉冲,通过改变两束激光的相位延迟,最终得到了33.8as的单个脉冲.进一步利用小波变换分析了阿秒脉冲的发射特征,发现单个阿秒脉冲实现是对电子长路径抑制的结果.